电动式换挡机械手结构及控制系统设计--

3.0 585056 2022-11-25 72 4 531.13KB 37 页 30光币

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长春工业大学学士论文

第一章绪论

1.1 课题研究的目的和意义

21 世纪以来，整个制造行业迅速的崛起，从而汽车行业也步入了一个新的阶段，

汽车工业成为了一个国家制造业的重要经济支柱。汽车各个零部件的质量以及汽车的

品质都必须要提升，从而必须要对其总成和零部件的质量严格要求。

变速箱是整个汽车零部件中的一个重要核心零部件。从而变速器中最为重要的零

部件为同步器，它主要是保证汽车在行驶过程中能够平稳的换挡，并且保证良好的

操作性，消除一些齿轮转换过程中的撞击声音，降低汽车的磨损。并且还可以防止齿

轮损坏，可以大大的提高变速箱的使用时长，从而对于同步器的研究和使用，对于

整个车辆的操控性以及整车质量有着非常重要的意义。

一辆汽车是由许多零部件和控制系统组成的一个产品。从而对于各个零部件进行

设计和研发时，需要查阅很多的技术材料。在生产制造过程中，不能够仅仅通过经验

以及理论的计算，对其进行设计，也不能仅仅通过实验阶段就能将其生产制造出来。

因此，可以看出整个汽车工业的发展是经历了很长的时间，并且要对汽车上各个零

部件进行多次的测试，才能将其生产。在对一辆汽车进行巨大投资和生产的之前，必

须要保证各个实验阶段的。国外一些汽车行业，由于发展时间较早，发展时间长，从

而在一些设备和技术上的支持与我国都形成了非常大的差距。从而要加大我国汽车工

业的发展，必须要加大检验设备的投资，这样才能够迅速提高我国汽车工业的发展，

缩短与一些国外企业的差距，这样也能够保证我国汽车在国际社会上的竞争力。

通过上面的分析，本文主要是结合上以上情况，利用驱动机械手代替变速器，

总成保证其使用寿命。

1.2 同步器

1.2.1 同步器的作用

随着汽车行业的不断发展，现在私家汽车上配备的内燃机大多是活塞式的结构

作为动力的，该种方式它主要的优点是内燃机的转速范围比较小，并且还能够传递

较小的扭矩。从而在汽车的行驶过程中会遇到各种复杂的情况，从而要必须保证车辆

的牵引力和车辆行驶的速度，能够达到相应的要求。从而变速器能够解决这一问题，

在车辆的行驶过程中，速度快慢会有变化，从而就需要换挡，在换挡的过程中，主

要是通过减速器内不同齿轮之间不同的啮合来保证速度的变化，从而在对齿轮电荷

之间会有间隙产生，从而就需要强制换挡，从而在换挡的过程中，会使的两齿轮之

间存在撞击和摩擦产生较大的噪声。并且不方便变速，并且对整个齿轮零件使用时长

会受到影响，加距各零件之间的磨损，如果严重的话还可能会造成齿轮折断或者齿

轮失效。从而在换挡的过程中，一定要保证在同速同步的状态下进行换挡能，这样才

能保证两啮合齿轮之间顺利的啮合，从而为了保证杨赤龙之间的啮合，就出现了同

步器。

在整个汽车的零部件中，同步件是一个非常重要的零部件，车辆操控性能的

好坏主要由他来保证。他的前身机构为一个结合套换挡机构，后来通过不断的改进和

发展出现了现在的同步器。它主要是有结合套，花键以及相应齿轮上的齿轮圈组成。

在工作的过程中要保证齿轮上的结合齿圈，与齿轮在工作过程时的圆周速度要达到

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一样的转动速度，并且要保证两机构在没有达到同一速度之前相结合，避免提前结

合发生撞击的现象。根据同步器工作时的工作性能不同，分为三种形式，主要包括常

压式，惯性式和自动增力式三种类型，其中第 3 种类型是目前社会上应用最为较多

的一种类型。根据相关的数据统计，目前我国社会上一些中型的货车都采用这种形式

的同步器。东风汽车厂 EQ10901 的车型就采用惯性式同步器。

1.2.2 同步器的工作原理

在车辆行驶过程中，为了避免变速箱在工作过程中出现撞击和冲击造成的较大

噪声，通常主要的方法就是在减速变速箱内安装惯性同步器。他的工作原理跟社会上

常见的常压式同步器一样，主要是通过摩擦力来实现工作的。但是它有一定的优点，

在结构设计上可以保证结核套在与花间圈结合之前，不会发生碰撞和接触，这样可

以避免两齿轮之间的撞击与发生噪声。在设计的过程中，主要工作面的形状结构为锥

形，这样的结构方式能够提高摩擦力。其结构原理图如图 1.1所示。该图的结构形式

为典型的锥形同步器结构简图，本课题也主要是针对于这种同步器进行研究的。在受

到弹簧拉伸力的作用下，结合套保持在车辆空挡的位置，在车辆启动时，结合套会

发生位移与锥形面接触产生摩擦，因为结合套与齿轮的转动速度不一致，从而在工

作的过程中会使得摩擦面产生较大的摩擦力矩，从而促使着止步环转动一定的角度

一直转动至锁紧面，通过左纸面的压力，使得摩擦力矩与空转的齿轮转速同步。设计

人员在设计的过程中要保证，左指面的力矩小于摩擦力矩，从而能保证结核套不进

入齿轮粘合状态。同步环转过一定的角度后，锁止作用失效，这样可以保证结合套与

轴向力的作用，下空转齿轮与花键结合，完成换挡动作。（对应工作原理图1-2c）。

图1-1锥型同步器结构示意图

1.同步环 2.结合套 3.空转齿轮 4.回位弹簧

5.锁止齿 6.啮合齿 7.锥型摩擦面 8.齿毂

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图1-2 同步器工作原理

（a）接合套空挡（b）顶住锁止面

（c）接合套与空转齿轮的花键啮合

1.同步环 2.接合套 3.锁止面 4.空转齿轮的花

1.2.3 同步器的使用

根据其工作原理存在以下一些问题：

1）在车辆行驶的过程中，当车辆行驶到下坡路段时，要提前将档位挂入低速档，

通过发动机辅助的作用，对其起到辅助制动的作用，在下坡的过程中不可将档位挂

入空挡，这样大大的提高了事故发生的概率。若没有及时换挡，可以先通过制动踏板

将车速降低，然后再对其进行换挡。

2）若将离合器的踏板，不能有效控制时，行驶时的速度与所需要挂入档位不匹

配时会导致挂档困难。

3）要及时的检查同步器的锁环，同步器的锁还在工作时，会受到严重的磨损，

并且会发生形变，从而也会导致变速箱噪声过大，挂档困难的问题。

4）在不同路段的情况下，要及时的更换不同的档位，在爬坡的过程中应该挂入

低速档。

5）在换挡的过程中要秉持着脚轻手快的原则。

通过对同步器的工作原理的分析，我们可以得到同步器，它的实质的工作原理

是一个强制同步装置，也就是保证两齿轮同速转动。在车辆换挡时，保证通过惯性力

的作用，通过摩擦力制将结合挡圈与结合套，以同样的转速转动，从而实现车辆的

换挡。假如结合指圈与结核套没有达到同步之前，不管操作人员怎么进行操作手柄都

不能够将其挂入到所对应的档位之内。还很有可能会造成同步器损坏，甚至无法达到

挂档的目的，需要对整个零部件进行维修或者更换。同步器在工作的过程中锁环会受

到磨损，从而在工作的过程中，往往会因为左环的磨损严重，达不到工作要求，由

于磨损率的减弱，同步的时间增长，在这种情况下也需要更换锁环，如果磨损较为

严重则会导致同步的时间大大的增加，这种情况下需要更换新的同步器。

在使用的过程中应该注意的事项包括：

1）在换挡之前一定要保证离合器的踏板踩到最底的位置，否则会加剧同步器的

损坏，缩短它的使用寿命。

2）要根据相应的使用说明在变速箱内加入足量标准的油，保证它的润滑。

3）合理的结合离合器踏板和制动器踏板对其进行换挡。

4）在行驶到一些特殊路段时，要掌握好挂低速档和高速档的时机，否则会影响

其的使用时长。

1.3 国内外的研究状况

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摘要：

长春工业大学学士论文第一章绪论1.1课题研究的目的和意义21世纪以来，整个制造行业迅速的崛起，从而汽车行业也步入了一个新的阶段，汽车工业成为了一个国家制造业的重要经济支柱。汽车各个零部件的质量以及汽车的品质都必须要提升，从而必须要对其总成和零部件的质量严格要求。变速箱是整个汽车零部件中的一个重要核心零部件。从而变速器中最为重要的零部件为同步器，它主要是保证汽车在行驶过程中能够平稳的换挡，并且保证良好的操作性，消除一些齿轮转换过程中的撞击声音，降低汽车的磨损。并且还可以防止齿轮损坏，可以大大的提高变速箱的使用时长，从而对于同步器的研究和使用，对于整个车辆的操控性以及整车质量有着非常重要的意义。一...

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